안녕하세요 김도건 전문가입니다.
전기·전자
Q. 수소 연료 자동차의 원리에 대해 궁금합니다
H₂(수소), O₂(산소), e(전자), H₂O(물)수소반응: 2H₂ -> (4H+) + (4e-)산소반응: O₂ + (4H+) + (4e-) -> 2H₂O수소전기차는 수소와 산소의 전기화학반응을 통해 발생한 전기를 동력원으로 사용합니다. 부산물로는 순수한 물만 배출됩니다. 수소탱크에서 공급된 수소와 외부의 공기에서 공급된 산소는 수소전기차의 연료전지에서 만나 전기와 순수한 물을 생산합니다. 전기는 동력원으로 사용되고, 물은 밖으로 배출됩니다.
전기·전자
Q. 무선 충전 원리에 대해서 알려 주세요
무선충전의 개략적 원리는 둥그렇게 말아 놓은 코일에 강한 전류를 흘리면 자성이 생성되는데 이렇게 생긴 자성은 다른 코일을 가까이 대면 그쪽으로 전달됩니다. (변압기의 원리와 동일합니다.)즉, 둥글에 말아놓은 코일에 강한전류 -> 자성(자기력) 발생 -> 옆에 코일로 자성 전달 -> 전류발생이 되는 원리 입니다.
토목공학
Q. 싱크홀이 생기는 과정이 궁금합니다.
싱크홀의 원인은 지하수 때문입니다. 땅속에는 지층 등이 어긋나며 길게 균열이 나 있는 지역(균열대)이 있는데, 이곳을 지하수가 채우다가 사라지면 빈 공간이 생기면서 땅이 주저앉게 됩니다. 여러가지 원인에 대해 알아보겠습니다.1. 지하수를 너무 뽑아 쓰면 멀리 떨어진 곳의 지반도 내려앉게 됩니다. 지하수도 지표수처럼 높은 곳에서 낮은 곳을 향해 흐르는데, 지하수위가 낮은 지점에서 물을 많이 끌어 쓰면 높은 곳에 있는 지하수가 이동해 공동이 생기면서 땅이 내려앉게 됩니다.2. 지표수 물길을 다른 곳으로 돌릴 경우 그동안 물이 많지 않았던 흙에 물이 가득해지고, 이 때문에 응집력이 떨어지면서 지반이 약해져 땅이 내려앉을 수 있습니다. 또 공장에 쓸 저수지를 모래가 많은 지표층 위에 만들거나 도시 상하수관이 새면서 주변 흙에 물이 많이 스며들어도 싱크홀이 생길 수 있습니다.3. 지하수가 잘 흘러도 싱크홀이 생길 수 있습니다. 지하수가 흐를 때 점토, 실트, 모래 등 크고 작은 알갱이들도 함께 흐르며 지하수가 흐르는 구멍을 점점 깎아내는데 지하수길이 침식돼 점점 커지면서 싱크홀의 위험도 높아집니다. 2007년 2월과 2010년 5월 과테말라 도심지를 습격한 싱크홀은 허리케인이 쏟아 부은 빗물이 화산재층을 함몰시켜 만든 사례이기도 하죠.싱크홀 발생을 막기 위해서는 도시 주요 지역에서 지하수의 흐름을 늘 모니터링 하고, 특히 도심지 공사장의 무분별한 공사는 싱크홀의 가능성을 높이고 있는 만큼 예의주시해야 합니다.
지구과학·천문우주
Q. 토네이도가 발생되는ㅊ원리가 궁금합니다
토네이도의 생성 원리는 지면에 수직으로 발달해 산이나 큰 탑처럼 보이는 구름인 적란운의 숨은 열이 구름 속의 공기를 데움으로써 강한 상승기류에 의해 발생하게 됩니다. 이 상승공기는 구름의 꼭대기 부근에서 천천히 회전하고 이것이 점점 아래쪽으로 확장되어 깔때기 모양을 만들게 되는데, 이 깔때기가 지면과 닿으면 토네이도가 됩니다. 토네이도는 주로 미국 대평원에서 발생합니다. 넓은 평야 지대에서 바람의 방향이 연직적으로 다르거나 풍속 차이가 커서 토네이도가 발생하게 됩니다. 우리나라는 산이 많아 그 산들이 바람막이 역할을 하면서 본래 갖고 있던 힘을 많이 잃게되고 따뜻한 바람이 계절마다 불규칙적이기 때문에 토네이도가 잘 생기지 않습니다.
토목공학
Q. 아스팔트의 주 원료가 궁궁해요?
아스팔트는 원유를 정제하고 난 뒤 남은 끈적거리고 검은 색의 점성을 가진 액체나 반고체 상태의 석유 화합물을 말합니다. 쉬운 예로 커피를 들 수 있습니다. 커피를 내릴때는 커피 원두를 갈아 에스프레소 머신에서 고온 고압으로 착즙해 추출합니다. 이 추출한 액을 물에 타먹으면 아메리카노 되는 것이고 남은 커피 찌꺼기를 사용해 방향제로 쓰기도 합니다.석유도 마찬가지입니다. 석유의 원료인 원유를 정제해 액체상태로 석유도 나오고 다른 석유 화합물도 나옵니다. 여기서 남은 원유 찌꺼기가 바로 아스팔트의 원료가 되는 것이죠.